JP3688981B2

JP3688981B2 - 管路の内壁加工装置

Info

Publication number: JP3688981B2
Application number: JP2000199973A
Authority: JP
Inventors: 繁文松本; 礼二板垣; 英二森長; 史人日沼
Original assignee: 機動建設工業株式会社; 株式会社きんでん; エスジーシー下水道センター株式会社
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002018618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管路の内壁加工装置に関し、詳しくは、下水道などの既設管路に対して補修や改造のために管路内壁に切削や穿孔などの加工を施す装置を対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
比較的小口径の下水道管の内壁に、補修や改造の目的で、孔をあけたり表面を削りとったり亀裂に補修材料を充填したりするなどの各種加工を行うために、ロボット型の加工装置が用いられている。
ロボット型加工装置の具体的構造として、四輪等の駆動車輪を備えた自走車に、駆動アームを介して切削工具などを取り付けたものがある。自走車の走行および切削工具の作動を、自走車に接続されたケーブルを介して、管路外から遠隔操縦することで、狭い管路の内部でも各種加工作業が可能になる。
【０００３】
加工個所の状況や作業の進行状況を監視するために、管路内に小型のＴＶカメラを送り込むことも行われる。このＴＶカメラの操作および撮影画像の情報取得は、ＴＶカメラに接続されたケーブルを介して、管路外で実行できる。
さらに、前記したロボット型加工装置に監視用のＴＶカメラを搭載したものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロボット型加工装置は、車輪で走行する自走車を利用しているため、管路を走行中に姿勢が傾いたり転倒したりして、作業が実行できなくなる問題があった。
円筒形に湾曲した管路内壁を、四輪等の自走車を直線走行させるのはかなり難しい。走行経路が管路の軸方向から少しでもずれると、自走車が大きく傾いてしまい、傾きが大きくなり過ぎると転倒してしまう。転倒しなくても、自走車が傾くと、切削工具を管路内壁の所定位置に正確に配置することが困難になり、精度の高い加工が実行できなくなる。
【０００５】
自走車には電源や空気圧を供給したり作動を制御するための操作ケーブルが接続されているが、管路が長くなると操作ケーブルの長さも延びていく。操作ケーブルの重量や剛性あるいはねじれによって、比較的に小型で軽量な自走車に大きな抵抗力が加わる。この抵抗力が、自走車の走行方向や姿勢を大きく偏らせることになる。特に、小口径で長い管路ほど、小型の自走車を使用することになるため、相対的に操作ケーブルの影響を受けやすく、自走車の走行に支障が生じ易くなる。
さらに、前記のような車輪を備えた自走車は、安定した走行を行うためには、車輪とその駆動機構が比較的に嵩ばるため、加工装置全体の外径が大きくなったり、加工工具やＴＶカメラの設置スペースが少なくなるという問題もある。そのために、小口径の管路では使用し難いものとなる。
【０００６】
本発明の課題は、前記した従来のロボット型加工装置の問題点を解消し、小口径の管路内においても加工装置に備えた加工工具で正確かつ簡単に各種の加工を行えるようにすることである。また、加工装置の構造を簡単にして小型化を図ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる管路の内壁加工装置は、既設管路に挿入されて内壁の加工を行う装置である。管路外から管路内へと送り込まれる操作ケーブルに連結されて管路内を移動する本体部と、本体部に配置され、放射方向に移動自在で前記内壁を加工する加工部と、本体部と一体的に設けられたカメラ収容部と、カメラ収容部に配置され、撮影方向が放射方向に変更自在で、前記加工部の加工状況を撮影する加工監視カメラと、本体部の外周に配置され、本体部に対して周方向に旋回自在であり、前記管路の内壁側に拡張自在であり、拡張時に管路内壁に当接して管路に固定される拡張固定部と、カメラ収容部に配置され、周方向に自由回転する周回環と、周回環の外周に周方向に間隔をあけて複数個が配置され周回環の回転方向と直交する方向に自由回転する回転支持輪とを有する回転案内部とを備える。さらに、前記拡張固定部が、圧力空気の供給によって膨張して拡張する膨張袋体と、膨張袋体の一部に当接し、膨張袋体の拡張を部分的に抑制して膨張袋体と管路との間に軸方向に貫通する通気路を構成する拡張抑制具とを備える。
【０００８】
〔既設管路〕
通常の土木建築構造における管路に適用できる。例えば、都市部の地下に埋設された上下水道配管や送電ケーブル用あるいは通信ケーブル用の管渠、ガス配管などが挙げられる。地下でなくても建築物の壁面や床、天井などに設けられた管路にも適用できる。
管路を構成する材料としては、コンクリートやヒューム管、陶磁器管、セラミック管、合成樹脂管などが挙げられる。管路の内壁に、硬質塩化ビニル等の合成樹脂やアスベストなどからなるライニング層を積層した管路にも適用できる。
【０００９】
管路の口径としては特に制限はないが、比較的小口径の管路に適用するのが好ましい。具体的には、口径１００〜２００mmφの小口径管路に好適である。
管路は通常、直線状のものに適用されるが、曲線部分を有するものや枝分かれを有するものにも適用することができる。
〔内壁の加工〕
管路の内壁に対する加工は、通常の補修あるいは改造で実施される各種加工が適用される。
例えば、内壁を貫通する孔あけ加工、内壁を薄く削る内径拡大加工、亀裂部分の破壊除去加工、段差の削り取り加工、ライニングの除去加工、孔埋め加工、ライニング材料の塗工や張りつけ加工、分岐管路の穿孔や接続加工などが挙げられる。切削加工には、ドリル工具、リーマ工具、研削工具などが用いられる。
【００１０】
〔内壁加工装置〕
内壁加工装置は、加工対象となる管路に挿入可能な外径および長さを有している。
内壁加工装置は、本体部、加工部、カメラ収容部、加工監視カメラ、拡張固定部、回転案内部を備えているとともに、操作ケーブルに連結されていて、操作ケーブルで牽引したり押動したりすることで、管路内を移動する。したがって、自走車のような車輪やその駆動機構を備える必要はない。
〔操作ケーブル〕
操作ケーブルは、内壁加工装置に供給する電力や空気圧の供給線または供給ホース、内壁加工装置の作動を制御する制御線、内壁加工装置に備えた各種センサからの情報を取得したりカメラの撮影画像を伝送したりする通信線などを備えておくことができる。これらの配線やホースは、互いに分離した状態で配置されていてもよいし、全ての線をまとめた１本の複合ケーブルになっていてもよい。
【００１１】
操作ケーブルは、管路に沿って挿入および引き出しが容易な程度に可撓性を有するものが好ましい。操作ケーブルで内壁加工装置を押し動かす場合には、ある程度の剛性も有するものが好ましい。
操作ケーブルの一端は内壁加工装置の本体部に連結され、他端は管路外で電源や圧力供給源、制御装置、通信装置などに接続される。
〔本体部〕
本体部には操作ケーブルの一端が連結される。本体部には、操作ケーブルに備えた電力線や通信制御線などが接続されるとともに、内壁加工装置を構成する他の部材が取り付けられる。操作ケーブルの連結個所は、本体部の軸方向の端部など、内壁加工装置の他部分の動作に邪魔になり難い場所が好ましい。本体部に、操作ケーブルを着脱自在に連結するコネクタを備えておくことができる。コネクタは、複数種類の線や配管を個別に接続できるようにしておくのが好ましい。
【００１２】
〔加工部〕
本体部に対して放射方向に移動自在に取り付けられる。放射方向への移動手段としては、カムやリンク、テコなどの各種作動機構が利用できる。これらの作動機構あるいは加工部を直接に、電磁シリンダや空気圧シリンダその他のアクチュエータ部材で作動させることができる。放射方向への移動は、本体部の中心軸に対して直交する直線軌跡を描く移動、斜め方向の直線移動、直線に近い円弧軌跡を描く移動の何れでもよい。
加工部には、目的とする加工に適した加工手段を備えておく。切削工具の場合、切削刃と切削刃を回転駆動させる駆動モータなどが設けられる。圧力空気や各種加工液の噴射機構、塗工剤の塗布機構などを備えておくこともできる。これらの加工手段は、１種類だけを設けておいてもよいし、複数種類の加工手段を設けておくこともできる。加工部に対して、複数種類の加工手段が取り替え可能になっていてもよい。
【００１３】
一つの内壁加工装置に一つの加工部だけを設けておいてもよいし、複数の加工部を並設しておくこともできる。
〔カメラ収容部／加工監視カメラ〕
カメラ収容部は本体部と一体的に設けられる。
カメラ収容部には加工監視カメラが配置される。カメラ収容部は、加工監視カメラの撮影動作を妨げないとともに、加工監視カメラに他物が衝突したり傷ついたりし難いように保護できる材料や構造を有していることが好ましい。
加工監視カメラは、工業用ＴＶカメラあるいはＣＣＤカメラなどが用いられ、加工部による内壁の加工個所およびその周辺が撮影範囲になるように取り付けられ、加工部による加工状況を監視する。カメラ収容部および加工監視カメラは本体部および加工部と一体化されているので、本体部を周方向に旋回させると、加工部とカメラ収容部および加工監視カメラも一体的に旋回し、互いの相対的な位置関係は変わらない。
【００１４】
加工監視カメラの撮影方向を放射方向に変更する方法としては、加工監視カメラの全体を放射方向に移動させてもよいし、加工監視カメラを放射方向に首振り運動させて撮影方向だけを変更してもよい。このような加工監視カメラの作動は、通常のカメラあるいは機械装置における移動機構や首振り機構を採用することができる。加工監視カメラの本体は定置しておいて、加工監視カメラの撮影レンズに連結された光ファイバーの先端を移動させることもできる。
加工監視カメラの撮影方向を放射方向に変更することで、放射方向に移動する加工物に対して常に加工位置を撮影することができる。
【００１５】
加工監視カメラとカメラ収容部は、加工部に対してある程度の距離を離した位置に設けておくほうが、加工部を中心とした広い範囲が撮影でき、加工状況の監視が行い易い。また、加工中に発生する切削粉などが加工監視カメラに付着することも少なくなる。
そこで、加工部を本体部の軸方向端部に配置し、カメラ収容部を、本体部の軸方向端部から加工部の位置を越えて軸方向に延びる延長軸の先端に配置することができる。延長軸の長さだけ、加工部からカメラ収容部を離すことができ、加工監視カメラによる加工状況の撮影が行い易くなる。加工監視カメラは、カメラ収容部の加工部側の端面に加工部のほうを向いて配置しておけば、延長軸の向こう側の加工部を撮影し易い。
【００１６】
加工監視カメラのレンズ前面に、加工時に発生する切削粉や粉塵、廃液などが付着すると撮影に支障が出る。そこで、カメラ収容部に、加工監視カメラの前面を清掃する清掃手段を備えておけば、常に良好な撮影が可能になる。
清掃手段としては、ワイパーやブラシなどの機械的に作動するもののほか、清浄な空気や液体を噴射するものが採用できる。
〔拡張固定部〕
内壁の所定位置で加工作業を行う際に、内壁加工装置の全体を定位置で固定しておく機能を有する。
【００１７】
本体部の外周に配置され、本体部に対して周方向に旋回自在である。
拡張固定部と本体部の間にボールベアリングなどの軸受機構や摺動機構を設けておけば、スムーズな旋回が可能になる。
本体部と拡張固定部とを旋回させるには、何れか一方に装備されたモータなどの回転駆動手段で相手側に回転力を伝達すればよい。
拡張固定部は、少なくとも一部が、管路の内壁側に拡張することで管路内壁に当接し、内壁との間に生じる摩擦力で、本体部すなわち内壁加工装置を管路に対して固定することができる。但し、拡張固定部を管路に固定した状態でも、拡張固定部に対して本体部を周方向に旋回させることは可能である。
【００１８】
拡張固定部のうち、管路の内壁に当接する部材は、全周にわたって連続していてもよいし、周方向で複数個所に分割して配置されていてもよい。
拡張固定部を拡張させる機構としては、カムやリンク、パンタグラフなどの機械的な機構を採用することができる。拡張固定部のうち、内壁に当接する個所には、摩擦係数が大きな材料を配置したり爪や凹凸を設けておくなど固定力を増大させる構造を備えておくことができる。
〔拡張固定部と本体部との旋回構造〕
拡張固定部を本体部に対して周方向に旋回自在にするには、拡張固定部と本体部とを、間に摺動部材や軸受部材を介して、互いに旋回可能に取り付けておく。具体的な取付構造は、通常の機械装置における旋回可能な連結構造を採用すればよい。拡張固定部あるいは本体部の何れかには、相手側の部材を旋回させるモータなどの駆動機構を備えておく。旋回駆動の動力は、電力あるいは油空圧が採用できる。
【００１９】
〔膨張袋体〕
拡張固定部として、圧力空気の供給によって膨張して拡張する膨張袋体を用いることができる。膨張袋体はゴムや弾性樹脂、弾性布などで作製される。膨張袋体は、内壁を傷つけることが少なく、管路の内径や内面状態のバラツキにも対応して、内壁に対して大きな摩擦固定力を生じさせることができる。
本体部の全周にわたって環状の膨張袋体を配置しておくこともできるし、全周が複数部分に分割された膨張袋体を用いることもできる。
本体部の全周に環状の膨張袋体を配置しておいた場合、管路内の空間が拡張固定部の前後で遮断されることになる。そのために、加工部で発生する切削粉や廃液、廃ガスの排出に支障が出る場合がある。この問題を解消するために、膨張袋体の一部に当接し、膨張袋体の拡張を部分的に抑制して膨張袋体と管路との間に軸方向に貫通する通気路を構成する拡張抑制具を備えておくことができる。この拡張抑制具を用いることで、膨張袋体に特別な構造変更を加えることなく、拡張固定部の前後における通気性を確保することができる。
【００２０】
〔回転案内部〕
操作ケーブルの牽引または押動による内壁加工装置の移動を滑らかにするとともに、内壁加工装置の他部分が周方向に動いても、加工部の周方向位置を一定に維持する機能を有する。
回転案内部は、カメラ収容部に配置しておくことができる。
回転案内部には、周方向に自由回転する周回環を備えることができる。カメラ収容部の構造部材に対して、ボールベアリングなどの軸受部材を介して周回環を取り付ければ、内壁加工装置の重量や大きな負荷が加わっても、周方向の滑らかな自由回転を許容することができる。
【００２１】
周回環の外周には、周方向に間隔をあけて複数個の回転支持輪が配置される。回転支持輪は、周回環の回転方向と直交する方向に自由回転する。回転支持輪の材料としては、金属、合成樹脂、セラミックなどが使用でき、軽量で回転し易いものが好ましい。
このような構造の回転案内部は、回転支持輪の外周が管路の内壁に当接する状態で内壁加工装置に取り付けられる。内壁に対して回転支持輪が回転することで、操作ケーブルで操作される内壁加工装置は、管路の軸方向に滑らかに移動させることができる。
【００２２】
内壁加工装置が周方向に旋回した場合、回転支持輪はその回転方向と直交する方向に内壁と摺動しなければならないので、抵抗力を生じる。しかし、回転支持輪を支持する周回輪は周方向に自由に旋回するので、回転支持輪および回転案内部は内壁に対して周方向に旋回しなくても、回転案内部を取り付けたカメラ収容部を含む内壁加工装置は、周方向にスムーズに旋回することが可能になる。操作ケーブルのねじれが生じたり、管路の曲線部を通過して、内壁加工装置が周方向に旋回しようとしたときでも、周回輪と回転支持輪を備えた回転案内部によって、内壁加工装置はスムーズに移動することができる。
【００２３】
さらに、加工作業時に、管路に固定された拡張固定部に対して本体部およびカメラ収容部を周方向に旋回させたときには、回転案内部の回転支持輪は管路の内壁に接触したままで、周回輪に対してカメラ収容部のほうが周方向にスムーズに旋回することになる。
上記した回転案内部は、カメラ収容部に設けておくだけでも前記機能が発揮できるが、カメラ収容部に加えて内壁加工装置の複数個所に設けておいたり、カメラ収容部の前後２個所以上に設けておくなど、内壁加工装置のうち内壁に対して摺動させる必要のある個所に必要な個数を配置しておくことができる。
【００２４】
回転案内部が、内壁加工装置の前後２個所に設けてあれば、内壁加工装置を管路の内壁に安定して支持させながら軸方向にスムーズに移動させることができる。また、内壁加工装置が軸方向に傾いても、何れか一方の回転案内部で回転支持輪が内壁と接触し回転することで、内壁加工装置の移動はスムーズに行える。
回転案内部が、内壁加工装置の外周に着脱自在に取り付けられるようになっていれば、必要に応じて回転案内部を着脱できる。内壁加工装置に固定取付された回転案内部と、着脱自在な回転案内部との両方を備えておくこともできる。
固定取付された回転案内部よりも外径が大きく着脱自在な回転案内部を、固定取付された回転案内部の外周に取り付けるようにしておけば、着脱自在な回転案内部を着脱することで、管路の内径に合わせて、内壁加工装置を回転案内する回転案内部の外径を容易に変更することができる。
【００２５】
〔拡張固定部の回転案内部〕
拡張固定部に回転案内部を設けることができる。拡張固定部は、本体部に対して周方向に旋回自在に取り付けられているので、前記した回転案内部の構造のうち、周回環の構造は必ずしも要求されない。
具体的には、拡張固定部の外周に、周方向に間隔をあけて複数個の回転支持輪を設けておくだけでもよい。
〔前方監視カメラ〕
カメラ収容部のうち、内壁加工装置の軸方向先端になる端部に、前方監視カメラを備えておけば、加工監視カメラによる加工状況の監視だけでなく、内壁加工装置が移動していく管路の前方の状況を観察することができる。
【００２６】
前方監視カメラは、カメラ収容部に対して固定されてあってもよいし、放射方向に首振り自在に取り付けておくこともできる。前方監視カメラに対して清掃手段を取り付けておくこともできる。
【００２７】
【発明の実施形態】
図１に示す内壁加工装置は、比較的に小口径の下水道管の内壁加工に利用される。
管路Ｐの内径よりも小さな外径を有する概略円柱状の内壁加工装置１０は、本体部２０、延長軸２６、加工部３０、カメラ収容部５０、拡張固定部８０などを備えている。
〔本体部〕
本体部２０は、概略円柱状をなし、後端部には、操作ケーブル９０が連結されるコネクタ２１を有している。操作ケーブル９０のコネクタ９２を本体部２０のコネクタ２１にねじ込み固定する。
【００２８】
〔操作ケーブル〕
操作ケーブル９０は、電力および圧力空気を本体部２０に供給し、内壁加工装置１０の各作動部材の作動を制御する指令を伝達し、カメラで撮影された画像を外部に伝送する。操作ケーブル９０は、管路Ｐの外部に設置された制御装置や電源、圧力空気源、ＴＶモニタなどに接続されている。操作ケーブル９０は、ある程度の範囲で屈曲したり湾曲したりできる可撓性を有するとともに内壁加工装置１０を押し動かすことができる程度の剛性を有している。
〔加工部〕
本体部２０の前端部には、加工部３０が設けられている。加工部３０には、モータで駆動され、管路Ｐの内壁を切削する切削刃３４を有している。加工部３０は、支持腕３２を介して本体部２０に支持されている。本体部３２に回動可能に軸支された支持腕３２の端部を起点にして、支持腕３２の先端側に設けられた切削刃３４が、本体部２０の中心軸方向から外周に向かう放射方向へと旋回運動を行う。切削刃３４が内壁に近づいたり遠ざかったりすることができる。支持腕３２の途中には、本体部２０に装着されたアクチュエータの作動軸３６が取り付けられ、作動軸３６の進退動作によって、支持腕３２が旋回動作を行い、切削刃３４を内壁に向かって進退させる。
【００２９】
〔カメラ収容部〕
本体部２０の前端部で加工部３０の下方には、前方側に延びる延長軸２６が設けられている。延長軸２６は、加工部３０の位置よりも前方まで延びている。
延長軸２６の先端にはカメラ収容部５０が取り付けられている。円筒状をなすカメラ収容部５０には、加工部３０と対面する後端面側に加工監視カメラ５２が装着され、その反対面になる先端面側には前方監視カメラ５４が装着されている。
図２に詳しく示すように、カメラ収容部５０は、後端面に設けられた凹部５１の内部に、カメラ保持箱５３が収容され、内壁加工装置１０の軸方向の中心から外周に向かう放射方向へと旋回可能に軸支されている。図示しないが、カメラ収容部５０に内蔵されたモータなどでカメラ保持箱５３を旋回作動させる。
【００３０】
カメラ保持箱５３には、加工監視カメラ５２が収容されている。加工監視カメラ５２の側方には照明灯５６が配置されている。加工監視カメラ５２の撮影レンズの方向すなわち撮影方向は、カメラ保持箱５３の外側を向き、カメラ収容部５０の後端面から後方を向いている。カメラ保持箱５３が放射方向に旋回することで、加工監視カメラ５２の撮影方向も旋回する。加工監視カメラ５２の旋回に伴う撮影範囲は、加工部３０における切削刃３４の移動範囲に合わせて設定される。
〔エア噴射口〕
カメラ収容部５０の後端面で、カメラ保持箱５３よりも外周側には、清掃手段となるエア噴射口５８が配置されている。エア噴射口５８から噴射された空気が、加工監視カメラ５２の前面のガラス部分に吹き付けられる。その結果、加工監視カメラ５２の前面に付着した切削粉などの汚れが吹き飛ばされ、加工監視カメラ５２の撮影面を常に清浄な状態に維持することができる。
【００３１】
カメラ収容部５０の前面側には前方監視カメラ５４が固定状態で内蔵されている。前方監視カメラ５４の側方にも照明灯５６が配置されている。前方監視カメラ５４の撮影方向は、カラメ収容部５０の中心軸を延長した前方である。
〔回転案内部〕
カメラ収容部５０の外周には、大部分が外周面よりも内側に埋め込まれた状態で回転案内部６０が設けられている。回転案内部６０は、周回環６２と回転支持輪６６を備える。周回環６２は、ボールベアリング６４を介してカメラ収容部５０に対して周方向に旋回可能に支持されている。
【００３２】
図３にも詳しく示すように、回転支持輪６６は、円盤状をなし、周回環６２の外周に間隔をあけて複数個が自由回転可能に配置されている。回転支持輪６６の外周の一部は、周回輪６２およびカメラ収容部５０の外径よりも外側に張り出している。管路Ｐにカメラ収容部５０が配置された状態では、管路Ｐの内壁には回転支持輪６６が当接することになる。回転支持輪６６の回転軸は、周回輪６２の周方向に沿って配置されている。したがって、回転支持輪６６の自由回転は、周回輪６２の中心軸の方向すなわち内壁加工装置１０の軸方向と平行になる。
回転支持輪６６を管路Ｐの内壁に当接させた状態で、内壁加工装置１０を軸方向に移動させると、回転支持輪６６が自由回転することによって、内壁加工装置１０と管路Ｐの内壁との間の摩擦抵抗は小さくなり、内壁加工装置１０をスムーズに軸方向に移動させることができる。
【００３３】
また、本体部２０と一体になったカメラ収容部５０を周方向に旋回させたときには、回転支持輪６６には回転方向と直交する方向に力が加わるので抵抗力が発生する。しかし、周回環６２とカメラ収容部５０とはボールベアリング６４を介してスムーズに周方向に旋回運動できるので、回転支持輪６６および周回輪６２は固定された状態のままで、中央のカメラ収容部５０だけは本体部２０とともに周方向に旋回することになる。
〔拡張固定部〕
図４に詳しく示すように、拡張固定部８０は、本体部２０の外周を囲んで円筒状をなしている。拡張固定部８０と本体部２０との間にはボールベアリング８６が配置され、互いに周方向にスムーズに旋回できるようになっている。本体部２０のうち拡張固定部８０の中央を通る部分には、後端に連結された操作ケーブルのコネクタ９２に接続された油空圧通路や電線挿通孔などが貫通して設けられている。
【００３４】
拡張固定部８０の先端側で本体部２０に内蔵されたモータ８１が、ギア機構８３を介して拡張固定部８０に旋回力を伝える。拡張固定部８０が固定された状態でモータ８１を作動させれば、本体部２０のほうが旋回させられる。
拡張固定部８０には、弾力的に変形可能なゴムなどからなる筒状の膨張袋体８２が取り付けられている。本体部２０の内部を通る圧力空気の供給路８５を、拡張固定部８０の外面で膨張袋体８２の内側に開口させておくことで、膨張袋体８２の内側空間に圧力空気を送り込むことができる。圧力空気の供給で膨張袋体８２は外周側に膨張する。図１に示すように、膨張袋体８２の外面が管路Ｐの内壁に当接し弾力的に押し付けられる。これによって、膨張袋体８２および拡張固定部８０が管路Ｐの内壁に固定される。
【００３５】
拡張固定部８０を管路Ｐに固定した状態で、本体部２０は、拡張固定部８０に対して軸方向には固定されるが、周方向には旋回可能である。本体部２０と一体になった加工部３０やカメラ収容部５０も本体部２０とともに旋回できる。
〔拡張固定部の回転案内部〕
拡張固定部８０のうち、操作ケーブル９０に近い後端部には、回転案内部７０が設けられている。
回転案内部７０には、前記したカメラ収容部５０の回転支持輪６６と同じ配置構造で回転支持輪７２が設けられている。具体的には、回転案内部７０の周方向に沿って複数個所に回転支持輪７２が配置されている。回転支持輪７２の回転方向は、内壁加工装置１０の軸方向と平行である。複数個の回転支持輪７２の外周径は、膨張させていない状態での膨張袋体８２の外径よりも大きい。膨張袋体８２を膨張させた状態では、膨張袋体８２の外径が回転支持輪７２の外周径よりも外側に張り出す。
【００３６】
したがって、膨張袋体８２を膨張させない状態では、内壁加工装置１０は、前後一対の回転案内部６０、７０によって、管路Ｐに支持されることになる。管路Ｐの内壁には、前後に配置された複数個の回転支持輪６６、７２が当接することになる。この状態で、内壁加工装置１０を軸方向に移動させれば、回転支持輪６６、７２の回転によって、極めてスムーズに移動させることができる。
内壁加工装置１０の軸方向移動時に、操作ケーブル９０の捩じれなどで内壁加工装置１０を周方向に旋回させるような力が加わった場合、前後の回転案内部６０、７０が旋回することなく、操作ケーブル９０に連結された本体部２０等だけが旋回することができる。その結果、回転案内部６０、７０による内壁加工装置１０の軸方向への移動動作に支障は生じない。
【００３７】
〔拡張抑制軸〕
図１(a) および図５に示すように、拡張固定部８０には、膨張袋体８２の外側を前後にまたいで、２本１組の拡張抑制軸８４が、比較的に狭い間隔をあけて並んだ状態で、膨張袋体８２の直径方向の２個所に配置されている。
そのため、図５に詳しく示すように、膨張袋体８２を膨張させると、膨張袋体８２の一部が拡張抑制軸８４に当接する。拡張抑制軸８４に当接した位置では、膨張袋体８２はそれ以上の膨張が出来ない。したがって、膨張袋体８２は、管路Ｐの内壁に対してほぼ全面で当接することができるが、１対の拡張抑制軸８４の隙間部分では、膨張袋体８２と管路Ｐの内壁との間に隙間すなわち通気路ａが形成される。この通気路ａは、膨張袋体８２の前後の両端まで貫通しており、膨張袋体８２の前後の空間における通気を可能にする。
【００３８】
〔内壁加工作業〕
以上に説明した構造を有する内壁加工装置１０による内壁加工作業について説明する。
＜内壁加工装置の移動＞
内壁加工装置１０は、膨張袋体８２を膨張させず、後端に操作ケーブル９０を取り付けた状態で、管路Ｐの外部から管路Ｐの内部へと送り込まれる。
操作ケーブル９０を管路Ｐに押し込むと、内壁加工装置１０は、カメラ収容部５０の回転案内部６０および拡張固定部８０の回転案内部７０で、管路Ｐの内壁と回転支持輪６６、７２とが回転摺動することで、大きな抵抗力を生じずにスムーズに移動していく。
【００３９】
内壁加工装置１０が移動しているときに、カメラ収容部５０の前方監視カメラ５４で管路Ｐの前方側の様子を撮影し、管路Ｐの外に配置されたＴＶ装置を作業員が監視しておくことで、管路Ｐの内部状況および内壁加工装置１０の移動位置を確認することができる。管路Ｐの内壁に、割れ目や穴、段差、継目の外れなど、補修しなければならない個所があるかどうかを検査したり、管路Ｐの枝分かれ個所や曲がり個所を確認したりすることができる。
＜内壁加工装置の固定＞
図１(a) に示すように、内壁加工装置１０が、加工作業を行う位置に到達すると、膨張袋体８２に圧力空気を供給して膨張させる。膨張袋体８２が管路Ｐの内壁に対してほぼ全周で当接し、内壁加工装置１０の全体が管路Ｐに対して固定される。但し、膨張袋体８２のうち一対の拡張抑制軸８４に挟まれた空間では、膨張袋体８２は管路Ｐの内壁に当接していない。この状態では、内壁加工装置１０は、膨張袋体８２の外周面と、カメラ収容部５０の回転支持輪６６との２個所で管路Ｐの内壁に支持されていることになる。
【００４０】
加工部３０を周方向に旋回させて、内壁の切削加工を行う個所に、切削刃３４が配置されるようにする。加工部３０の旋回は、本体部２０と拡張固定部８０との間に設置されたモータ８１を回転駆動させることで、管路Ｐの内壁に固定された拡張固定部８０に対して、本体部２０および本体部２０と一体になった加工部３０を旋回させる。本体部２０と、延長軸２４を介して一体化されているカメラ収容部５０も旋回する。カメラ収容部５０では、回転案内部６０は管路Ｐの内壁に固定された状態のままで、回転案内部６０を除くカメラ収容部５０の全体が旋回する。したがって、カメラ収容部５０の加工監視カメラ５２と加工部３０との位置関係は常に一定のままである。
【００４１】
＜切削加工＞
次に、加工部３０を放射方向で外周側に移動させると、切削刃３４が管路Ｐの内壁に当接する。切削刃３４を回転駆動させれば、内壁が切削される。このとき、カメラ収容部５０では、加工監視カメラ５２で撮影された切削刃３４の周辺の状況を、管路Ｐの外で作業員が監視しながら、切削加工を進める。加工部３０が外周側に移動するのに合わせて、カメラ保持箱５３を旋回させれば、加工監視カメラ５２の撮影方向を外周側に向けて切削刃３４を確実に撮影することができる。
【００４２】
切削刃３４による内壁の加工を行うと、切削粉などが加工監視カメラ５２の前面に降りかかることがあるので、エア噴射口５８から空気を吹き出して、加工監視カメラ５２の視界が損なわれないようにする。
また、管路Ｐの端部から圧力空気を供給したり真空吸引したりして、加工位置の空気を切削粉などを含んだ状態で、外部に排出させることもできる。このとき、膨張袋体８２が周方向の全面で管路Ｐの内壁と接触していると、膨張袋体８２の位置を通過させて圧力空気を供給したり真空吸引したりすることができないが、拡張抑制軸８４が存在し通気路ａが形成されているので、膨張袋体８２の前後の空間を通して空気や圧力を伝達することができる。
【００４３】
内壁の切削加工を、管路Ｐの周方向に沿って連続して行う場合には、切削刃３４で内壁を切削しながら、モータ８１を作動させて本体部２０および加工部３０を拡張固定部８０に対して旋回させればよい。この場合も、カメラ収容部５０は本体部２０と一体的に旋回するので、加工監視カメラ５２による加工状況の監視は確実に行える。
＜加工の終了＞
所定の内壁に対する切削加工が終了すれば、切削刃３４の回転を止め、加工部３０を内壁加工装置１０の中心軸側に戻す。拡張固定部８０では、膨張袋体８２から圧力空気を抜いて縮小させる。
【００４４】
内壁加工装置１０は、前後の回転支持輪６６、７２で管路Ｐの内壁に支持された状態になる。この状態で、操作ケーブル９０を引いたり押したりすれば、内壁加工装置１０を次の加工位置まで移動させたり、管路Ｐの外に撤去したりすることができる。
内壁の加工として、切削刃３４による切削加工に加えて別の加工を行う場合には、管路Ｐの外部で加工部３０として別の加工工具を取り付けたあと、前記同様の加工作業を行うことができる。
〔着脱自在な回転案内部〕
図６および図７に示す実施形態は、内壁加工装置１０に着脱自在な回転案内部を備えている。
【００４５】
図６に示すように、内壁加工装置１０の基本構造は前記実施形態と同じである。そして、カメラ収容部５０の外周と、拡張固定部８０のうち本体部２０に近い側の外周との２個所に、着脱自在な回転案内部１６０、１７０を備えている。
図７に詳しく示すように、着脱自在な回転案内部１６０は、カメラ収容部５０に固定的に取り付けられている回転案内部６０の外周を覆う環状をなしている。回転案内部１６０は、一対の半円環状をなす半体１６０ａ、１６０ｂを、回転案内部６０の両側方から挟み込むように被せ、ボルトなどで締め付け固定することによって、回転案内部６０の外周に固定される。
【００４６】
回転案内部１６０には、回転案内部６０と同様の構造を有する回転支持輪１６６が外周に沿って当間隔で配置されている。回転支持輪１６６が管路Ｐの内壁に当接することで、回転案内部１６０すなわち内壁加工装置１０は、管路Ｐの軸方向に沿って滑らかに摺動する。回転案内部６０に対してカメラ収容部５０は周方向に旋回するので、回転案内部６０に固定された回転案内部１６０に対してもカメラ収容部５０は周方向に旋回する。
拡張固定部８０に着脱自在に取り付けられる回転案内部１７０も、基本的には回転案内部１６０と同様の構造を備えている。外周には周方向に沿って当間隔で複数個の回転支持輪１７２が配置されている。複数の回転支持輪１７２の包絡線で構成される回転案内部１７０の外径は、カメラ収容部５０の回転案内部１６０の外径と同じに設定されている。回転案内部１７０は、膨張袋体８２に対して、回転案内部７０と反対側で拡張固定部８０の外周に配置される。拡張固定部８０に回転案内部１７０を取り付けた状態でも、回転案内部７０は露出した状態である。但し、回転案内部１６０および回転案内部１７０に比べて小径の回転案内部７０は、管路Ｐの内壁と接触して摺動することはない。
【００４７】
上記実施形態では、回転案内部１６０、１７０の外径が、回転案内部６０、７０の外径よりも大きくなっているので、比較的に大きな内径の管路Ｐに使用し易い構造になる。外径の大きな回転案内部１６０、１７０で支持された内壁加工装置１０は、内径の大きな管路Ｐに対しても、管路Ｐの中心付近に配置されることになる。加工部３０や切削刃３４の移動配置や加工作業が適切な姿勢あるいは状態で行える。切削刃３４から管路Ｐの内壁までの距離を適切に設定できるので、切削刃３４を余分に移動させる手間がかからない。
一つの内壁加工装置１０で、着脱自在な回転案内部１６０、１７０を取り付けたり取り外したりすることによって、回転案内部６０、７０の外径に適した内径の管路Ｐでも、回転案内部１６０、１７０外径に適した内径の管路Ｐでも、常に適切な内壁加工作業を行うことができる。
【００４８】
着脱自在な回転案内部１６０、１７０として、外径の異なるものを複数種類、準備しておけば、適用できる管路Ｐの内径範囲をさらに拡大することが可能になる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明にかかる管路の内壁加工装置は、操作ケーブルを牽引あるいは押動することで内壁加工装置を管路内で移動させるので、走行車輪のような複雑な嵩ばる装置や構造が不要である。回転支持輪を有する回転案内部が管路内壁との摩擦抵抗を大幅に減じ、スムーズな移動を可能にする。拡張固定部で内壁加工装置を管路内壁に固定すれば、加工を行う加工部を目的の位置に正確に配置できる。拡張固定部で管路内壁に固定した状態で、本体部および加工部を旋回させれば、内壁の周方向で何れの位置をも加工することができる。しかも、加工部を旋回させるとカメラ収容部に収容された加工監視カメラも一体的に旋回するので、加工監視カメラで確実に加工状況を撮影して監視することができる。
【００５０】
その結果、小口径の管路内においても、能率的かつ正確に内壁の加工を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を表す施工状態における内壁加工装置の側面図(a) および平面図(b)
【図２】カメラ収容部の拡大断面図
【図３】カメラ収容部の端面図
【図４】拡張固定部の軸方向断面図
【図５】拡張固定部の横断面図
【図６】別の実施形態を表す施工状態における内壁加工装置の側面図
【図７】カメラ収容部の先端側から見た端面図
【符号の説明】
１０内壁加工装置
２０本体部
３０加工部
３４切削刃
５０カメラ収容部
５２加工監視カメラ
５４前方監視カメラ
６０、７０回転案内部
６２周回環
６６、７２回転支持輪
８０拡張固定部
８１駆動モータ
８２膨張袋体
８４拡張抑制軸
９０操作ケーブル
Ｐ管路

Claims

既設管路に挿入されて内壁の加工を行う装置であって、
管路外から管路内へと送り込まれる操作ケーブルに連結されて管路内を移動する本体部と、
前記本体部に配置され、放射方向に移動自在で前記内壁を加工する加工部と、
前記本体部と一体的に設けられたカメラ収容部と、
前記カメラ収容部に配置され、撮影方向が放射方向に変更自在で、前記加工部の加工状況を撮影する加工監視カメラと、
前記本体部の外周に配置され、本体部に対して周方向に旋回自在であり、前記管路の内壁側に拡張自在であり、拡張時に管路内壁に当接して管路に固定される拡張固定部と、
前記カメラ収容部に配置され、周方向に自由回転する周回環と、周回環の外周に周方向に間隔をあけて複数個が配置され周回環の回転方向と直交する方向に自由回転する回転支持輪とを有する回転案内部とを備え、
前記拡張固定部が、圧力空気の供給によって膨張して拡張する膨張袋体と、膨張袋体の一部に当接し、膨張袋体の拡張を部分的に抑制して膨張袋体と管路との間に軸方向に貫通する通気路を構成する拡張抑制具とを備える
管路の内壁加工装置。
前記加工部が前記本体部の軸方向端部に配置され、
前記カメラ収容部が、本体部の軸方向端部から加工部の位置を越えて軸方向に延びる延長軸の先端に配置され、
前記加工監視カメラが、カメラ収容部に加工部側を向いて配置されている
請求項１に記載の管路の内壁加工装置。
前記カメラ収容部に、前記加工監視カメラの前面を清掃する清掃手段をさらに備える
請求項１〜２の何れかに記載の管路の内壁加工装置。
前記カメラ収容部のうち、内壁加工装置の軸方向先端になる端部に、前方監視カメラをさらに備える
請求項１〜３の何れかに記載の管路の内壁加工装置。
前記拡張固定部の外周に、周方向に間隔をあけて複数個が配置され内壁加工装置の軸方向に自由回転する回転支持輪からなる回転案内部をさらに備える
請求項１〜４の何れかに記載の管路の内壁加工装置。
内壁加工装置の外周に着脱自在に配置され、周方向に間隔をあけて複数個が配置され内壁加工装置の軸方向に自由回転する回転支持輪を有する回転案内部をさらに備える
請求項１〜５の何れかに記載の管路の内壁加工装置。